Нанокристалл золота заснят на скорости миллиард кадров в секунду
Вам нравится сверхзамедленная съемка спортивных мероприятий на ESPN? В Лондонском центре нанотехнологий засняли нанометровый кристалл золота со скоростью миллиард кадров в секунду, поймав на камеру движения электронов. Для сравнения: чтобы просмотреть типичный бейсбольный бросок, заснятый со скоростью млрд. кадров в секунду - в отличие от нормальных тысяч кадров в секунду - потребуется около 16 лет.
Понимание деятельности электронов в золоте позволит ученым разобраться, как золото ведет себя в необычных условиях, и может оказаться полезным для применения частиц золота к новым технологиям.
Чтобы сделать фильм со скоростью миллиард кадров в секунду, экспериментаторы подвергли золото воздействию импульса инфракрасного излучения, которое нагрело электроны в атомах золота. В результате электроны начали «звенеть, как колокольчики», расссказал Джесси Кларк (Jesse Clark), сотрудник Университетского колледжа Лондона, ведущий автор статьи, в которой приводится описание эксперимента.
Далее, команда использовала рентгеновский лазер Национальной лаборатории ускорителей SLAC (США), так называемый LCLS (Linac Coherent Light Source, линейный ускоритель - источник когерентного излучения), чтобы зажечь вибрирующие электроны. Воздействие рентгеновских лучей можно сравнить с вспышкой фотоаппарата: они ярко освещают место действия, и атомы замирают на месте; двигаются только электроны.
При получении изображений вибрации ученые смогли сделать несколько важных наблюдений. Во-первых, к удивлению исследователей, колебания происходят со сверхзвуковой скоростью - намного быстрее, чем ожидалось. В результате этой высокой скорости, кажется, что вибрация происходит везде одновременно, но это было чем-то вроде иллюзии (так кажется, что гул от реактивного самолета появляется после того, как он пролетел мимо). Для объяснения быстрой вибрации, ученые предположили, что дело тут в инфракрасном свете, переданном через электроны, окружающие атомы золота.
Команда использовала золото потому, что это устойчивый элемент и «хорошо себя ведет», в экспериментах. В такого рода экспериментах, отметил Кларк, оно плохо вступает в реакцию с другими химическими веществами, находящимися вблизи. Также Кларк сказал, что команда хотела бы посмотреть на колебания в наноустройствах, или пронаблюдать, как колебания могут изменять свойства других материалов.
Команда LCN сделала 3D-фильм из изображений, которые показывают детали колебаний, происходящих в масштабе пикосекунд (миллионная миллионной доли секунды, или такое короткое время, за которое свет проходит расстояние меньше миллиметра).
Арина Клементьева nauka21vek.ru